PLC在转炉煤气回收控制系统中的设计与应用.pdf

第 4期 总第 1 7 3期 2 01 2年 8月 机 械 工 程 与 自 动 化 ME CHANI CAL E NGI NEERI NG ＆ AUT MATI ON NO． 4 Au g． 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 2 0 4 0 1 3 8 0 2 P L C在转炉煤气回收控制系统 中的设计与应用 肖有 洋 ，刘 征 ，陈春桥 山东钢铁 集团 莱 钢 自动化部， 山东 莱 芜 2 7 1 1 0 4 摘 要主要介绍 了安丰钢铁 转炉煤 气回收控 制系统 的设计及 系统功 能。该 系统 的投入使用 ，不仅实现 了资源 的可再生利用 ，而且极大地保 护 了环境，降低 了操作 人员的劳动强度 。取得 了良好 的经济效益和社会效 益。 关键词 转炉煤 气 回收；P L C控制 系统 中图分类号 TP 2 7 3 TF 3 4 1 ． 1 文献标 识码 A 0 引言 转炉在吹炼时炉内发生剧烈的氧化反应， 在此过 程中产生大量的以一氧化碳为主要成分 的烟气， 对这 些烟气进行冷却 、 洗涤、 净化、 回收 ， 不仅可以避免环境 污染 ， 还可以实现资源的再利用。秦皇岛安丰钢铁煤 气 回收 自动化项 目采用西 门子 3 0 0 P L C、 HMI 和 网络 技术， 实现了煤气回收的 自动控制 ， 降低 了操作人员的 劳 动强度 ， 取 得 了 良好 的经 济效益 。 1 转炉 煤气 回收 的 工艺流 程 转炉吹炼时产生 的大量烟气 ， 经汽化冷却系统 降 温 ， 然后经一文洗涤除尘 ， 再经二文喉 口调节控制烟气 量 ， 由鼓风机抽出。通过安装在风机房的气体分析仪 检测气体是否满足回收条件 C O质量分数为 3 O ， 0z 质量分数为 2 9 ， 6 ， 当检测气 体合格 时， 三通阀 自动打 开到回收侧， 经过水封阀送人煤气柜； 回收条件不满足 时 ， 三通阀 自动打到放散侧 ， 烟气通过放散烟筒高空燃 烧排 放 。 2 转炉煤气回收系统的设计 2 ． 1 系统硬 件 配置 本系统 下位机采用西 门子 3 0 0 P L C控制 器， 分有 一 炼钢风机房系统、 二炼钢风机房系统 和煤气柜系统 3个子系统 。各系统 P L C的从站采用下挂 E T2 0 0 M 来扩展 ， 通过 P r o f i b u s D P总线相连接， 该配置经济 可靠实用。该系统各 P L C通过交换机与转炉 P L C系 统的一级光缆以太网相连， 实现 P L C与 P L C、 P L C与 上位机 之 间 的通 讯 。煤 气 回收 系统 配 置 图 如 图 1 所不 。 2 ． 2 系统软件 配置 HMI 选用 wi n c c 6 ． 2 ， 用于对现场工艺设备的监控 和操作 ， 完成数据采集 、 报警和报表查询打印管理。 由于风机房和煤气 柜相距较远， 因此分别在风机 房和煤气柜设置操作站 。风机房操作主要负责风机控 制系统 、 煤气分析与放散的控制等； 煤气柜操作站主要 负责煤气柜工艺参数为监视和加压机运行的控制。 图 1爆 气 回收 系统 配 置 图 3 系统功 能 3 ． 1 HMI主 要 功 能 HMI 主要对煤气 回收工艺流程的全过程进行 实 时监 控 ， 实 现动 态显示 工艺 设备 的运行 状 态 ， 完 成 阀门 的开 阀、 关 阀； 电机的启动、 停止操作 ； 回流阀的 P I D 自动调节参数设置 、 报警记 录以及各工艺参数 的采集 显示和趋势跟踪； 历史查询与报表打印。 风机房操作站 画面主要显示 1 、 2 、 3 风机， 稀油站油泵和阀门的运行状态及开关指示 ， 以及各工 艺参数的显示和控制。煤气柜操作站画面主要显示煤 收稿 日期 2 0 1 2 0 5 2 5 l修 回日期 ；2 0 1 2 0 6 0 1 作者简介 肖有洋 1 9 8 4 一 ，男 ，江西赣 州人 ，助理工程师 ，本科 ，主要从 事 自动化控制工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第 4期 肖有洋， 等 P L C在转炉煤气 回收控制 系统 中的设计 与应 用 1 3 9 气柜的柜压 、 柜温、 煤气流量等工艺参数 ， 加压机 的运 行状 态与 控制 。 3 ． 2风机 与转 炉本 体 的连 锁 一 次风机采用高压变频控制， 风机房 P L C系统与 转炉本体 P I C系统通过以太网通讯 。在一个炉次 内， 当转炉倾动到兑铁角度时 ， 由本体 P L C系统给风机房 P L C系统发送 “ 高速” 指令 ， 风机房 P L C接收 到“ 高 速” 信号后 ， 风机 自动升速到设 定的转速运行 ； 当转炉 倾 动到 出钢 角 度 时 ， 本 体 P L C系 统 会 给 风 机 房 P L C 系统发送“ 低速” 指令 ， 风机房 P L C接收到“ 低速” 指令 后 ， 风机则 自动减速到 5 0 0 r ／ mi n低速运行 ， 在此过程 中无需操作干预 ， 简便可靠 。 3 ． 3煤 气回收 的连锁 控制 为保证 回收气体高质 、 可靠 ， 在每台风机的出口处 都装有一台一氧化碳和氧气分析仪， 对煤气 中的一氧 化碳和氧含量进行检测分析。通常煤气 中的 0z含量 不能超过 2 质 量分数 ， 氧含 量过高很可能导致爆 炸 ； 煤气 中的 C O 最 好 不 要 低 于 2 5 0A 质 量 分 数 ， 以 保证回收的气体热值 比较高。本着安全可靠 的原则 ， 在煤气柜入 口侧增加 了一 台氧气分析， 对回收的气体 进 行二 次检 测 。 当转炉吹炼时， 风机高速运行 ， 分析仪对气体进行 分析。当满足回收条件时， 风机房 P L C系统 向煤气柜 P L C系统发送 “ 请求 回收” 指令 ， 若煤气 柜允许 回收， 则水封逆止 阀开始动作 ， 水封阀打开到位后 ， 三通 由放 散侧切换到 回收侧， 煤气 自动送入到煤气柜进行 自动 回收 ； 回收 一段 时间后 当条 件不 满 足时 ， 三通 阀 自动切 换到放散侧 ， 放散到位后 ， 水封逆止阀关闭， 回收结束。 为保证回收安全可靠 ， 工艺上设置有旁通阀， 旁通阀跟 三通 阀之间有连锁 ， 当三通发生故障时， 旁通阀立即打 开 ， 煤气通过旁通阀进人排烟筒。煤气回收工艺布置 图如 图 2所 示 。 自 图 2煤 气 回 收 工 艺 布 置 图 3 ． 4 阀 门连锁 及 回流 阀 的 P I D调 节控 制 根据工艺 要求 ， 煤 气柜 的柜 内温 度不能 高于 7 O ℃， 柜容在 7 0 0 0 0 m ～5 0 0 0 1 T I 。 之间。在煤气柜底部 有 4个测温点， 当其中任何一个测点高于 7 O℃或柜容 高于 7 0 0 0 0 m。时， 煤气柜人 口蝶阀 自动关闭 ， 同时向 风机房 P L C系统发送“ 不允许 回收” 指令 ； 当煤气柜柜 容低于 5 0 0 0 m。 时 ， 煤气柜 出 口蝶 阀 自动关闭， 加压 机连锁停机 ， 停止向发电送气 。 本着 安全 原则 ， 工 艺 上 在 加 压机 出 口管 道 和进 口 管道 之 间增加 了一 回流 管道 ， 在 回 流管 道 上安 装 有 回 流调节阀， 当出口总管压力高于设定值时， 回流调节 阀 进行 P I D 自动调节 ， 将 出口总管压力值 自动调节到 目 标值 ， 从而保证了管道的安全 。 4结束语 经投入使用， 该控制系统运行 良好、 经济、 安全可靠， 回收控制简单方便， 人为干预度低 ， 大大降低了工人的劳 动强度 ， 不仅保护了环境 ， 而且提高了能源的利用率。 参考文献 E 1 ] 孙珞琳 ， 曹烈． 马钢第三炼钢厂转 炉煤气 回收装 置的过程 控制E J ] ． 冶金 自动化 ， 2 0 0 2 5 1 5 - 1 7 ． [ 2 3 廖常初． 大中型 P L C应用 教程E M3 ． 北京 机械工业 出版 社 ， 2 0 0 7 ． [ 3 3 何华． 深入浅 出西 门子 Wi n c e [ M] ． 北京 北 京航 空航 天大 学 出版 社 ， 2 0 0 4 ． App l i c a t i o n o f S i me ns 3 0 0 PLC i n Co nt r o l S y s t e m o f W a s t e Ga s Re c o v e r y f r o m Co nv e r t e r XI AO Yo u - y a ng．LI U Zhe n g，CHEN Ch un - qi a o La i g a n g Au t o ma t i o n De p a r t me n t ，S h a n d o n g I r o n St e e l Gr o u p，L a i wu 2 7 1 1 0 4，Chi n a Ab s t r a c t Th i s a r t i c l e ma i n l y d e s c r i b e d t h e d e s i g n a n d f u n c t i o n o f t h e a u t o ma t i c c o n t r o l s y s t e m f o r wa s t e g a s r e c o v e r y f r o m c o n v e r t e r i n An f e n g S t e e 1 ．Th e s y s t e m h a s b e e n p u t i n t o u s e ，n o t o n l y ma k i n g t h e r e s o u r c e s r e u s e d ，bu t a l s o p r o t e c t i n g t h e e n v i r o n me n t ． r e du c i n g t h e l a b o r i n t e n s i t y o f o p e r a t o r s 。g a i n i n g g o o d e c o n o mi c b e n e f i t s a n d s o c i a l b e n e f i t s ． Ke y wo r d swa s t e g a s r e c ov e r y f r om c onv e r t e r ；PLC；c ont r ol s ys t e m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m